DIY saulės energijos koncentratorius. Saulės koncentratoriai

(Kanada) sukūrė universalų, galingą, efektyvų ir vieną ekonomiškiausių saulės baterijų paraboliniai koncentratoriai(CSP - Concentrated Solar Power), kurio skersmuo 7 metrai, tiek paprastiems namų savininkams, tiek pramoniniam naudojimui. Įmonė specializuojasi mechaninių įrenginių, optikos ir elektronikos gamyboje, kuri padėjo sukurti konkurencingą produktą.

Anot paties gamintojo, saulės koncentratorius „SolarBeam 7M“ yra pranašesnis už kitų tipų saulės įrenginius: plokščiuosius saulės kolektorius, vakuuminius kolektorius ir lovio tipo saulės koncentratorius.

Saulės koncentratoriaus Solarbeam vaizdas iš išorės

Kaip tai veikia?

Saulės koncentratoriaus automatika seka saulės judėjimą dviem plokštumomis ir nukreipia veidrodį tiksliai į saulę, todėl sistema gali surinkti maksimalią saulės energiją nuo aušros iki vėlyvo saulėlydžio. Nepriklausomai nuo sezono ar naudojimo vietos, „SolarBeam“ išlaiko saulės nukreipimo tikslumą iki 0,1 laipsnio.

Į saulės koncentratorių patenkantys spinduliai sufokusuojami viename taške.

SolarBeam 7M skaičiavimai ir projektavimas

Streso testavimas

Sistemai suprojektuoti panaudoti 3D modeliavimo ir programinės įrangos testavimo nepalankiausiomis sąlygomis metodai. Bandymai atliekami naudojant FEM (baigtinių elementų analizės) metodus, siekiant apskaičiuoti dalių ir mazgų įtempius ir poslinkius veikiant vidinėms ir išorinėms apkrovoms, siekiant optimizuoti ir patikrinti projektą. Šis tikslus bandymas leidžia patvirtinti, kad „SolarBeam“ gali veikti esant ekstremalioms vėjo apkrovoms ir klimato sąlygos. „SolarBeam“ sėkmingai imitavo vėjo apkrovas iki 160 km/h (44 m/s).

Parabolinio atšvaito rėmo ir stovo jungties išbandymas nepalankiausiomis sąlygomis

Solarbeam koncentratoriaus tvirtinimo mazgo nuotrauka

Saulės koncentratoriaus stovo testavimas nepalankiausiomis sąlygomis

Gamybos lygis

Dažnai didelė parabolinių koncentratorių gamybos kaina neleidžia masiškai juos naudoti individualiose statybose. Antspaudų ir didelių šviesą atspindinčių medžiagų segmentų naudojimas sumažino gamybos sąnaudas. Solartron naudojo daugybę automobilių pramonėje naudojamų naujovių, kad sumažintų sąnaudas ir padidintų gamybos apimtį.

Patikimumas

„SolarBeam“ buvo išbandytas atšiauriomis sąlygomisšiaurėje, užtikrina aukštą našumą ir ilgaamžiškumą. „SolarBeam“ sukurtas bet kokioms oro sąlygoms, įskaitant aukštą ir žemą aplinkos temperatūrą, sniego apkrova, glajų ir stiprūs vėjai. Sistema skirta 20 ir daugiau metų eksploatuoti su minimalia priežiūra.

„SolarBeam 7M“ parabolinis veidrodis gali išlaikyti iki 475 kg ledo. Tai apytiksliai prilygsta 12,2 mm ledo storiui visame 38,5 m2 plote.
Dėl lenktos veidrodžių sektorių konstrukcijos ir galimybės automatiškai atlikti „automatinį sniego valymą“ montavimas veikia normaliai sningant.

Našumas (palyginimas su vakuuminiais ir plokščiaisiais kolektoriais)

Q / A = F’(τα)en Kθb(θ) Gb + F’(τα)en Kθd Gd -c6 u G* - c1 (tm-ta) - c2 (tm-ta)2 - c5 dtm/dt

Nekoncentruojančių saulės kolektorių efektyvumas buvo apskaičiuotas pagal šią formulę:

Efektyvumas = F kolektoriaus efektyvumas – (nuolydis*delta T)/G saulės spinduliuotė

„SolarBeam“ koncentratoriaus veikimo kreivė rodo bendrą aukštą efektyvumą visame temperatūros diapazone. Plokšti saulės kolektoriai ir evakuoti rodo daugiau mažas efektyvumas kai reikia aukštesnės temperatūros.

Solartron ir plokščių / vakuuminių saulės kolektorių palyginimo diagramos

Solartron efektyvumas (COP) priklauso nuo temperatūrų skirtumo dT

Svarbu pažymėti, kad aukščiau pateiktoje diagramoje neatsižvelgiama į šilumos nuostolius dėl vėjo. Be to, aukščiau pateikti duomenys rodo maksimalų efektyvumą (vidudienį) ir neatspindi veiksmingumo dienos metu. Duomenys pagrįsti vienu geriausių plokščių plokščių ir vakuuminių kolektorių. Be didelio efektyvumo, SolarBeamTM gamina dar 30 % daugiau energijos dėl dviejų ašių saulės sekimo. Geografiniuose regionuose, kur vyrauja žema temperatūra, plokščių ir evakuotų kolektorių efektyvumas gerokai sumažėja dėl didelio absorberio ploto. SolarBeamTM absorberio plotas yra tik 0,0625 m2, palyginti su 15,8 m2 energijos surinkimo plotu, todėl šilumos nuostoliai yra maži.

Taip pat atkreipkite dėmesį, kad dėl dviejų ašių sekimo sistemos SolarBeamTM koncentratorius visada veiks maksimaliai efektyviai. Efektyvus SolarBeam kolektoriaus plotas visada lygus faktiniam veidrodžio paviršiaus plotui. Plokštieji (stacionarūs) kolektoriai praranda potencialią energiją pagal žemiau pateiktą lygtį:
PL = 1 – COS i
kur PL energijos nuostoliai %, nuo didžiausio poslinkio laipsniais)

Valdymo sistema

„SolarBeam“ valdikliai naudoja EZ-SunLock technologiją. Naudojant šią technologiją, sistemą galima greitai įdiegti ir konfigūruoti bet kurioje pasaulio vietoje. Sekimo sistema seka saulę 0,1 laipsnio tikslumu ir naudoja astronominį algoritmą. Sistema turi galimybę bendrai siųsti per nuotolinius tinklus.

Avarinės situacijos, kai „plokštė“ bus automatiškai pastatyta saugioje vietoje.

• Jei aušinimo skysčio slėgis grandinėje nukrenta žemiau 7 PSI
• Kai vėjo greitis didesnis nei 75 km/val
• Nutrūkus maitinimui, UPS (nepertraukiamo maitinimo šaltinis) perkelia plokštę į saugią padėtį. Kai maitinimas atstatomas, automatinis saulės sekimas tęsiasi.

Stebėjimas

Bet kuriuo atveju, ypač pramoniniams tikslams, labai svarbu žinoti savo sistemos būklę, kad būtų užtikrintas patikimumas. Prieš iškylant problemai, turite būti įspėtas.

„SolarBeam“ turi galimybę stebėti per „SolarBeam Remote Dashboard“. Šis skydelis yra paprastas naudoti ir suteikia svarbi informacija„SolarBeam“ būsena, diagnostika ir energijos gamybos informacija.

Nuotolinis konfigūravimas ir valdymas

„SolarBeam“ galima konfigūruoti nuotoliniu būdu ir greitai pakeisti nustatymus. „Indą“ galima valdyti nuotoliniu būdu naudojant mobiliąją naršyklę arba asmeninį kompiuterį, todėl valdymo sistemos vietoje supaprastinamos arba tampa nereikalingos.

Perspėjimai

Įvykus aliarmui ar prireikus techninės priežiūros, įrenginys siunčia pranešimą per paštu paskirtas aptarnaujantis personalas. Visi įspėjimai gali būti pritaikyti pagal vartotojo pageidavimus.

Diagnostika

„SolarBeam“ turi nuotolinės diagnostikos galimybes: sistemos temperatūrą ir slėgį, energijos gamybą ir kt. Iš pirmo žvilgsnio galite pamatyti sistemos veikimo būseną.

Ataskaitos ir diagramos

Jei reikia energijos gamybos ataskaitų, jas nesunkiai galima gauti kiekvienai plokštelei. Ataskaita gali būti grafiko arba lentelės forma.

Montavimas

SolarBeam 7M iš pradžių buvo sukurta didelio masto CSP instaliacijai, todėl montavimas buvo kuo paprastesnis. Konstrukcija leidžia greitai surinkti pagrindinius komponentus ir nereikalauja optinio išlyginimo, todėl sistemos montavimas ir paleidimas yra nebrangūs.

Montavimo laikas

3 žmonių komanda gali įdiegti vieną SolarBeam 7M nuo pradžios iki pabaigos per 8 valandas.

Apgyvendinimo reikalavimai

„SolarBeam 7M“ plotis yra 7 metrai su 3,5 metro nuokrypiu. Montuojant kelis „SolarBeam 7M“, kiekvienai sistemai turi būti skiriamas maždaug 10 x 20 metrų plotas, kad būtų užtikrintas maksimalus saulės energijos surinkimas su mažiausia sumašešėliavimas.

Surinkimas

„Parabolic Hub“ suprojektuotas taip, kad jį būtų galima montuoti ant žemės naudojant mechaninę kėlimo sistemą, leidžiančią greitai ir lengvai sumontuoti santvaras, veidrodžių sektorius ir laikiklius.

Naudojimo sritys

Elektros energijos gamyba naudojant ORC (Organic Rankine Cycle) įrenginius.

Pramoniniai gėlinimo įrenginiai

Šiluminę energiją vandens gėlinimo įrenginiui gali tiekti „SolarBeam“.

Bet kurioje pramonės šakoje, kur proceso ciklui reikia daug šiluminės energijos, pavyzdžiui:

• Maistas (virimas, sterilizavimas, alkoholio gamyba, plovimas)
• Chemijos pramonė
• Plastikas (šildymas, išmetimas, atskyrimas, ...)
• Tekstilė (balinimas, plovimas, presavimas, apdorojimas garais)
• Nafta (sublimacija, naftos produktų skaidymas)
• Ir daug daugiau

Montavimo vieta

Tinkamos įrengimo vietos yra regionai, gaunantys ne mažiau kaip 2000 kWh saulės šviesa m2 per metus (kW*h/m2/metus). Perspektyviausiais gamintojais laikau šiuos pasaulio regionus:

• Buvusios Sovietų Sąjungos regionai
• Pietvakarių JAV
• Centrinė ir Pietų Amerika
• Šiaurės ir Pietų Afrika
• Australija
• Europos Viduržemio jūros šalys
• Artimieji Rytai
• Indijos ir Pakistano dykumos lygumos
• Kinijos regionai

Modelio specifikacija Solarbeam-7M

• Didžiausia galia - 31,5 kW (esant 1000 W/m2 galiai)
• Energijos koncentracijos laipsnis yra daugiau nei 1200 kartų (dėmė 18 cm)
• Maksimali temperatūra židinyje – 800°C
• Maksimali aušinimo skysčio temperatūra - 270°C
• Veiklos efektyvumas – 82 proc.
• Atšvaito skersmuo - 7m
• Parabolinio veidrodžio plotas 38,5 m2
• Židinio nuotolis – 3,8m
• Elektros suvartojimas servovarikliais - 48W+48W / 24V
• Vėjo greitis eksploatacijos metu - iki 75 km/h (20 m/s)
• Vėjo greitis (col saugus režimas) – iki 160 km/val
• Azimuto saulės sekimas – 360°
• Vertikalus saulės sekimas - 0 - 115°
• Atramos aukštis - 3,5m
• Atšvaito svoris - 476 kg
• Bendras svoris -1083 kg
• Absorberio dydis - 25,4 x 25,4 cm
• Sugerties plotas -645 cm2
• Aušinimo skysčio tūris absorberyje - 0,55 litro

Bendri atšvaito matmenys

Trumpai:
1) CSP (Concentrated Solar Power) stočių galia visame pasaulyje 2012 m. padidėjo 1 GW. Kiekvienais metais ši rinka auga >100% (ne rašybos klaida!).
2) Instaliuotos galios: 2,8 GW, statoma 2,9, planuojama 7 GW.
3) Populiariausia technologija – paraboliniai atšvaitai, tačiau populiarėja bokštiniai koncentratoriai ir Frenelio objektyvo koncentratoriai.

Dabar daugiau informacijos. Rinka auga taip:


(šviesiai rudos ir rudos spalvos: CSP instaliuota ir metinė instaliuota galia (GW). Šaltinis: Photon International 12/2012)

Kaip vystysis CSP technologijos? Pažiūrėkime į šį paveikslėlį:


("legendos" paaiškinimas iš kairės į dešinę: bendras, paraboliniai atšvaitai, bokštai, paraboliniai indai, linijiniai Frenelio atšvaitai. Pirmoji diagrama skirta 2012 m. pabaigai, antroji: statoma, paskutinė: planuojama)

Akivaizdu, kad paraboliniai atšvaitai yra „šiandien“, tačiau koncentratorių bokštai bus populiarūs „rytoj“. Didžiausias šiuo metu statomas projektas šioje srityje yra 392 MW Ivanpah saulės elektros generavimo stotis pietų Kalifornijoje. 170 000 veidrodžių fokusuos šviesą į bokštus.

CLFR pamažu atkariauja rinką: didėja nuo 1 iki 7%. Didžiausias projektas šioje srityje yra 100 MW Radžastane, kurį sukūrė „Avera Solar“.

Kas yra paraboliniai atšvaitai?

Tai sistema, kurioje fokusuojasi paraboliniai veidrodžiai, besisukantys išilgai savo ašies saulės spinduliai ant šilumą sugeriančio vamzdžio. Ši sistema leidžia susikoncentruoti 100 kartų ir pašildyti aušinimo skystį (specialią alyvą) iki 400 laipsnių. Per šilumokaitį karšta alyva išskiria energiją garams, kurie savo ruožtu suka turbiną. Naujesnėse šios srities sistemose gali būti išlydytos druskos rezervuaro pavidalo akumuliatorius (iki 8 valandų). Sistema jau gerai žinoma (nuo devintojo dešimtmečio).

Trūkumai ir privalumai:

1. patikrinta technologija.


2. Tačiau didelės išlaidos, palyginti su kitais „žaliaisiais“ šaltiniais (pavyzdžiui, PV).


3. Tačiau žema aušinimo skysčio temperatūra.


4. Tačiau kai kuriais atvejais tokioms sistemoms reikia tiekti vandens, o tai nėra lengva dykumos sąlygomis.


5. Tačiau įrengimo vietos nuolydis neturėtų būti didesnis nei 1%.

Trūkumai ir privalumai:

1. Leidžia pasiekti aukštesnę temperatūrą, didesnį efektyvumą, mažesnes energijos sąnaudas nei paraboliniai atšvaitai.


2. Nereikalauja itin plokščių peizažų (gali būti montuojamas 5% nuolydžiu).


3. Energijos rezervas bake su išlydyta druska yra iki 15 valandų.


4. Tačiau tokių sistemų naudojimo istorija yra trumpesnė, todėl skolinimo rizika yra didesnė.


5. Tačiau kaina vis dar didelė.

Kas yra koncentratorių sistemos su tiesiniais Fresnelio atšvaitais?
Tai daugiau paprastos sistemos lyginant su paraboliniais kanalais. Jie 30 kartų koncentruoja šviesą, o šilumos perdavimui naudoja vandenį, o ne aliejų.

Trūkumai ir privalumai:
Paprastas dizainas, mažos energijos sąnaudos.
Tačiau didelė technologinė rizika: technologija dar nebuvo išbandyta kaip paraboliniai atšvaitai.

Šiandien koncentratoriai kovoja už savo egzistavimą: šią rinką spaudžia atpigusios ir jau įprasta tapusios saulės baterijos.

• 1 sumontuotas vatas iš koncentratorių šiandien kainuoja apie 5 USD (paraboliniai koncentratoriai),


• 1 sumontuotas vatas koncentratoriaus bokštams yra apie 7 USD (kaina išlieka ta pati, jei energija laikoma smėlio lydyne 6-7 valandas, 10 USD, jei tiekimas 12-15 valandų).


• 1 įdiegtas vatas įprastoms plokštėms yra apie 1 USD.

Tačiau nereikėtų pamiršti, kad tai kur kas jaunesnė pramonė, žengianti tradicinės prieš 10 metų sukurtos fotoelektros keliu. Šioje srityje yra galimybių mažinti kainas ir esu įsitikinęs, kad „vietos saulėje“ užteks visoms technologijoms.

Tačiau taip pat prisimenu optimizmą, su kuriuo Siemens ėmėsi koncentratorių (neseniai Siemens paskelbė nutraukiantis darbą šioje srityje) ir prisimenu entuziazmą plonasluoksnės silicio fotoelektros srityje. Abiem atvejais galimybių langas užsidarė su trenksmu daugeliui kišenių.

Pakalbėkime apie trūkumus. Veidrodžius reikia nuvalyti. Be to, jų paviršius turi būti idealus ir toks turi išlikti. Visą laiką stoties veikimas.


(valymas

Paskelbta 2013-08-09

Visi domisi alternatyvia energija didelis kiekis puikūs protai. Aš nesu išimtis. 🙂

Viskas prasidėjo nuo paprasto klausimo: „Ar bešepetį variklį galima paversti generatoriumi?
- Gali. Kam?
- Padarykite vėjo generatorių.

Vėjo malūnas elektrai gaminti nėra labai patogus sprendimas. Kintama vėjo jėga įkrovimo įrenginys, baterijos, inverteriai, daug nebrangios įrangos. Pagal supaprastintą schemą vėjo malūnas „puikiai“ susidoroja su vandens šildymu. Kadangi apkrova yra dešimt, ir ji visiškai nereikalauja jai tiekiamos elektros parametrų. Galite atsikratyti sudėtingos, brangios elektronikos. Tačiau skaičiavimai parodė, kad 500 vatų generatoriaus sukūrimas projektavimo sąnaudos yra didelės.
Vėjo nešama galia apskaičiuojama pagal formulę P=0,6*S*V 3, kur:
P- galia, vatai
S- Plotas, m2
V– vėjo greitis, m/s

Vėjas, pučiantis 1 m2 2 m/s greičiu, „neša“ 4,8 vatų energijos. Jei vėjo greitis padidės iki 10 m/s, galia padidės iki 600 vatų. Geriausi vėjo generatoriai turi 40-45% naudingumo koeficientą. Atsižvelgiant į tai, 500 vatų generatoriui, kurio vėjas, tarkime, 5 m/s. Vėjo generatoriaus sraigto nušluojamas plotas turės būti apie 12 kv.m. Tai atitinka beveik 4 metrų skersmens varžtą! Daug pinigų mažai naudos. Čia pridėkite būtinybę gauti leidimą (triukšmo riba). Beje, kai kuriose šalyse vėjo jėgainės įrengimas turi būti derinamas net su ornitologais.

Bet tada aš prisiminiau apie Saulę! Tai suteikia mums daug energijos. Pirmą kartą apie tai pagalvojau perskridęs virš užšalusio rezervuaro. Kai pamačiau daugiau nei metro storio ir 15 x 50 kilometrų dydžio ledo masę, pagalvojau: „Tai daug ledo! Kiek laiko reikia kaitinti, kad ištirptų!? Ir visa tai Saulė padarys per penkiolika dienų. Informacijos knygose galite rasti energijos tankį, kuris pasiekia žemės paviršių. Maždaug 1 kilovatas vienam kvadratiniam metrui skamba viliojančiai. Bet tai yra ties pusiauju giedrą dieną. Kiek įmanoma panaudoti saulės energiją ekonominius poreikius mūsų platumose (centrinėje Ukrainos dalyje), naudojant turimas medžiagas?

Kokią realią galią, atsižvelgiant į visus nuostolius, galima iš to gauti? kvadratinis metras?

Norėdami išsiaiškinti šią problemą, iš kartono pagaminau pirmąjį parabolinį šilumos koncentratorių (fokusas į parabolės dubenį). Sektorių raštą uždengiau įprasta maistine folija. Akivaizdu, kad paviršiaus kokybė ir net folijos atspindėjimo galimybės yra labai toli nuo idealios.

Tačiau užduotis buvo būtent pašildyti tam tikrą vandens tūrį naudojant „kolūkio“ metodus, kad būtų galima sužinoti, kokią galią galima gauti atsižvelgiant į visus nuostolius. Šabloną galima apskaičiuoti naudojant Excel failą, kurį radau internete iš tų, kurie mėgsta patys statyti parabolines antenas.
Žinodami vandens tūrį, jo šiluminę talpą, pradinę ir galutinę temperatūrą, galite apskaičiuoti šilumos kiekį, sunaudojamą jam šildyti. Ir žinodami šildymo laiką, galite apskaičiuoti galią. Žinodami koncentratoriaus matmenis, galite nustatyti, kokią praktinę galią galima gauti iš vieno kvadratinio metro paviršiaus, ant kurio patenka saulės spinduliai.

Kaip vandens tūrį paėmėme pusę aliuminio skardinės, iš išorės nudažytos juodai.

Parabolinio saulės koncentratoriaus židinyje dedamas indas su vandeniu. Saulės koncentratorius yra nukreiptas į Saulę.

1 eksperimentas

vyko gegužės pabaigoje apie 7 val. Rytas toli gražu nėra idealus laikas, bet kaip tik ryte pro mano „laboratorijos“ langą šviečia saulė.

Su parabolės skersmeniu 0,31 m skaičiavimai parodė, kad buvo gauta eilės laipsnis 13,3 vatų. Tie. mažiausiai 177 vatai/kv.m.Čia reikia pažymėti, kad turas atidaryti stiklainį toli nuo geriausio geriausias variantas gauti gerą rezultatą. Dalis energijos atitenka pačiai skardinei šildyti, dalis išspinduliuojama į ją aplinką, įskaitant oro srovių nunešimą. Apskritai, net ir tokiomis toli gražu ne idealiomis sąlygomis, jūs galite bent ką nors gauti.

2 eksperimentas

Antram eksperimentui parabolė, kurios skersmuo yra 0,6 m. Metalinė juosta pirkta adresu įrenginių parduotuvė. Jo atspindinčios savybės yra šiek tiek geresnės nei aliuminio maisto folijos.

Parabolė turėjo ilgesnį židinio nuotolį (fokusas už parabolės dubens ribų).

Tai leido nukreipti spindulius į vieną šildytuvo paviršių ir gauti aukštesnę temperatūrą. Parabolė lengvai perdega per popieriaus lapą per kelias sekundes. Eksperimentas vyko birželio pradžioje apie 7 val. Remiantis eksperimento su tuo pačiu vandens tūriu ir ta pačia talpa rezultatais, gavau galią 28 vatai., kuris atitinka maždaug 102 vatai/m2. Tai mažiau nei per pirmąjį eksperimentą. Tai paaiškinama tuo, kad saulės spinduliai iš parabolės ne visur optimaliai krito ant apvalaus stiklainio paviršiaus. Kai kurie spinduliai praėjo pro šalį, kiti krito liestiniu būdu. Stiklainį iš vienos pusės vėsino gaivus ryto vėjelis, o iš kitos – šildė. Pirmajame eksperimente dėl to, kad židinys buvo dubens viduje, stiklainis buvo kaitinamas iš visų pusių.

Eksperimentas Nr.3

Suvokus, kad padorų rezultatą galima pasiekti padarius tinkamą šilumos šalintuvą, buvo sukurtas toks dizainas: juodai dažytos skardos viduje yra vamzdžiai vandens tiekimui ir nuleidimui. Hermetiškai uždarytas permatomu dvigubu stiklu. Termiškai izoliuotas.

Bendra schema yra tokia:

Šildymas vyksta taip: spinduliai iš saulės koncentratoriaus ( 1 ) prasiskverbti per stiklą į aušintuvą ( 2 ), kur, krentant ant juodo paviršiaus, jis įkaista. Vanduo, liesdamasis su stiklainio paviršiumi, sugeria šilumą. Stiklas blogai praleidžia infraraudonąją (šiluminę) spinduliuotę, todėl šilumos spinduliuotės nuostoliai yra minimalūs. Nes stiklas laikui bėgant įšyla šiltas vanduo, ir pradeda skleisti šilumą, buvo uždėti dvigubi stiklai. Tobulas variantas, jei tarp stiklų yra vakuumas, bet tai sunkiai pasiekiama užduotis namuose. Kita skardinės pusė yra termiškai izoliuota putų polistirenu, kuris taip pat riboja šiluminės energijos spinduliavimą į aplinką.

šilumos kriauklė ( 2 ) naudojant vamzdelius ( 4,5 ) yra prijungtas prie bako ( 3 ) (Mano atveju plastikinis butelys). Bako apačia yra 0,3 m virš šildytuvo. Ši konstrukcija užtikrina vandens konvekciją (savicirkuliaciją) sistemoje.

Idealiu atveju išsiplėtimo bakas o vamzdeliai taip pat turi būti termiškai izoliuoti. Eksperimentas vyko birželio viduryje apie 7 val. Eksperimento rezultatai yra tokie: Galia 96,8 vatai, kuris atitinka maždaug 342 vatai/kv.m.

Tie. Sistemos efektyvumas pagerėjo daugiau nei 3 kartus tik optimizavus aušintuvo konstrukciją!

Atliekant 1,2,3 eksperimentus, parabolės nukreipimas į saulę buvo atliktas rankiniu būdu, „akimi“. Parabolė ir kaitinimo elementai buvo laikomi rankomis. Tie. šildytuvas ne visada buvo parabolės centre, nes žmogaus rankos pavargsta ir pradeda ieškoti patogesnės padėties, o tai ne visada teisinga techniniu požiūriu.

Kaip tikriausiai pastebėjote, iš mano pusės buvo stengiamasi sukurti bjaurias sąlygas eksperimentui. Toli nuo to idealios sąlygos, būtent:
– nėra idealus koncentratorių paviršius
– ne idealios koncentratoriaus paviršių atspindinčios savybės
– ne ideali orientacija į saulę
– ne ideali šildytuvo padėtis
– ne idealus laikas eksperimentui (rytas)

negalėjo sutrukdyti mums gauti visiškai priimtino rezultato montuojant iš atliekų.

Eksperimentas Nr.4

Toliau šildymo elementas buvo fiksuotas nejudėdamas saulės koncentratoriaus atžvilgiu. Tai leido padidinti galią iki 118 vatų, kuris atitinka maždaug 419 vatų/m2. Ir tai yra ryto valandos! Nuo 7 iki 8 ryto!

Yra ir kitų vandens šildymo būdų naudojant saulės kolektorius. Kolektoriai su vakuuminiais vamzdeliais yra brangūs, o plokščiuose šaltuoju metų laiku dideli temperatūros nuostoliai. Saulės koncentratorių naudojimas gali išspręsti šias problemas, tačiau reikia įdiegti orientacijos į Saulę mechanizmą. Kiekvienas metodas turi ir privalumų, ir trūkumų.

Saulės energiją galima rinkti ir panaudoti Skirtingi keliai. Vienas iš paprasčiausių ir efektyviausių – veidrodinis atšvaitas ir koncentratorius. Pasigaminti patiems nėra sunku.

Atšvaitas atspindi saulės spindulius ir koncentruoja juos ant vandens talpyklos. Jis įkaista ir užverda, gamindamas garų srovę. Prietaiso dizainas yra gana paprastas, svarbiausia, kad veidrodžiai automatiškai pasisuktų norimas kampas ir žiūrėjo į Saulę.

Gautas garas siunčiamas, pavyzdžiui, į orkaitę gaminti, per vamzdžius namui šildyti, į turbiną elektrai gaminti, į variklį, šaldytuvą ir kt. Tiesą sakant, jei pažvelgsite į bet kurį gamybos procesą, beveik bet kurią jo dalį galima paversti garu.

Naminis „Solar-OSE“ garų generatorius ant linijinių veidrodžių, valdomas „Arduino“ plokštės Prancūzijos gamintojų konferencijoje POC21, skirtoje naminiams aplinkosaugos projektams.

Neseniai autoriai viešai paskelbė instrukcijas, kaip surinkti įrenginį pagal Creative Commons licenciją. Toks kompaktiškas 1 kW įrenginys puikiai tinka mažoms įmonėms, ypač kaimo vietovės. Jei sujungsite kelis modulius, galia padidės kelis kartus.

Pasak gamintojų, visų garo generatoriaus dalių kaina bus apie 2000 USD, tačiau yra skirtingi variantai santaupų.

Numatomas surinkimo laikas: 150 valandų. Viena savaitė, trys žmonės.

Instrukcijose numatyta visas sąrašas ir visų medžiagų matmenys bei darbui reikalingi įrankiai.

Pagal veikimo principą saulės koncentratoriai labai skiriasi nuo. Be to, šiluminės saulės elektrinės dėl daugelio savybių yra daug efektyvesnės nei fotovoltinės.

Saulės koncentratoriaus užduotis yra nukreipti saulės spindulius į indą, kuriame yra aušinimo skysčio, kuris gali būti, pavyzdžiui, aliejus ar vanduo, kurie gerai sugeria saulės energiją. Koncentravimo metodai skiriasi: paraboliniai-cilindriniai koncentratoriai, paraboliniai veidrodžiai arba heliocentrinio bokšto tipo įrenginiai.

Vienuose koncentratoriuose saulės spinduliuotė fokusuojama išilgai židinio linijos, kituose – židinio taške, kuriame yra imtuvas. Kai saulės spinduliuotė atsispindi nuo didesnio paviršiaus į mažesnį paviršių (imtuvo paviršių), karštis, aušinimo skystis, judėdamas per imtuvą, sugeria šilumą. Visą sistemą taip pat sudaro akumuliacinė dalis ir energijos perdavimo sistema.

Debesuotais laikotarpiais koncentratorių efektyvumas labai sumažėja, nes fokusuojama tik tiesioginė saulės spinduliuotė. Būtent dėl ​​šios priežasties tokios sistemos pasiekia daugiausiai didelis efektyvumas regionuose, kur insoliacijos lygis ypač didelis: dykumose, prie pusiaujo. Siekiant padidinti saulės spinduliuotės panaudojimo efektyvumą, koncentratoriuose sumontuoti specialūs sekimo ir sekimo sistemos, užtikrinančios tiksliausią koncentratorių orientaciją saulės kryptimi.

Kadangi saulės koncentratorių kaina yra didelė, o sekimo sistemoms reikia periodinės priežiūros, jų naudojimas iš esmės yra ribotas pramonines sistemas elektros energijos gamyba.

Tokie įrenginiai gali būti naudojami hibridinėse sistemose kartu, pavyzdžiui, su angliavandenilių kuru, tada kaupimo sistema sumažins pagamintos elektros energijos sąnaudas. Tai bus įmanoma, nes generavimas vyks visą parą.

Paraboliniai cilindriniai saulės koncentratoriai Jie yra iki 50 metrų ilgio ir atrodo kaip pailgos veidrodinės parabolės. Toks koncentratorius susideda iš įgaubtų veidrodžių masyvo, kurių kiekvienas surenka lygiagrečius saulės spindulius ir sufokusuoja juos tam tikrame taške. Išilgai tokios parabolės yra vamzdis su aušinimo skysčiu, kad visi veidrodžių atspindimi spinduliai būtų sutelkti į jį. Siekiant sumažinti šilumos nuostolius, vamzdis yra apsuptas stikliniu vamzdžiu, kuris ištemptas išilgai cilindro židinio linijos.

Tokie koncentratoriai yra išdėstyti eilėmis šiaurės-pietų kryptimi, juose, žinoma, yra įrengtos saulės sekimo sistemos. Spinduliuotė, sufokusuota į liniją, įkaitina aušinimo skystį iki beveik 400 laipsnių, ji praeina per šilumokaičius, gamindama garą, kuris sukasi generatoriaus turbiną.

Teisybės dėlei verta paminėti, kad vietoje vamzdžio gali būti ir fotoelementas. Tačiau, nepaisant to, kad naudojant fotoelementus, koncentratorių dydis gali būti mažesnis, tai susiję su efektyvumo sumažėjimu ir perkaitimo problema, kuriai išspręsti reikia sukurti aukštos kokybės aušinimo sistemą.

Kalifornijos dykumoje devintajame dešimtmetyje ant parabolinių cilindrinių koncentratorių buvo pastatytos 9 elektrinės, kurių bendra galia buvo 354 MW. Tada ta pati įmonė („Luz International“) Degete pastatė ir hibridinę 13,8 MW galios stotį SEGS I, kurioje papildomai buvo įrengtos gamtinių dujų krosnys. Apskritai 1990 metais įmonė buvo pastačiusi hibridines jėgaines, kurių bendra galia siekė 80 MW.

Pasaulio banko lėšomis saulės energijos generavimas parabolinėse cilindrinėse elektrinėse vykdomas Maroke, Meksikoje, Alžyre ir kitose besivystančiose šalyse.

Ekspertai galiausiai daro išvadą, kad šiandien parabolinės cilindrinės elektrinės tiek pelningumu, tiek efektyvumu yra prastesnės už bokštines ir plokštelines saulės jėgaines.

– Tai paraboliniai veidrodžiai, panašūs į palydovines lėkštes, kurių pagalba saulės spinduliai nukreipiami į imtuvą, esantį kiekvienos tokios lėkštės židinyje. Tuo pačiu metu aušinimo skysčio temperatūra naudojant šią šildymo technologiją siekia 1000 laipsnių. Aušinimo skystis nedelsiant tiekiamas į generatorių arba variklį, kuris sujungiamas su imtuvu. Pavyzdžiui, čia naudojami „Stirling“ ir „Brayton“ varikliai, kurie gali žymiai padidinti tokių sistemų našumą, nes optinis efektyvumas yra didelis, o pradinės išlaidos mažos.

Pasaulinis parabolinės diskinės saulės elektrinės efektyvumo rekordas yra 29 % efektyvumas, pasiektas paverčiant šiluminę energiją į elektros energiją diskinėje gamykloje kartu su Stirlingo varikliu Rancho Mirage.

Dėl modulinio dizaino, saulės sistemos diskiniai tipai yra labai perspektyvūs, jie leidžia lengvai pasiekti reikiamus galios lygius tiek prie komunalinių tinklų prijungtiems, tiek autonominiams vartotojams. Pavyzdys yra Džordžijos valstijoje esantis projektas STEP, kurį sudaro 114 parabolinių veidrodžių, kurių skersmuo 7 metrai.

Sistema gamina vidutinius, žemus ir aukštas spaudimas. Garai žemas spaudimas tiekiamas į mezgyklos oro kondicionavimo sistemą, vidutinio slėgio garai – pačiai mezginių gamybai, o aukšto slėgio – tiesiogiai elektrai gaminti.

Žinoma, saulės indų koncentratoriai kartu su Stirlingo varikliu domina didelių energetikos įmonių savininkus. Taigi „Science Applications International Corporation“, bendradarbiaudama su energetikos įmonių trijule, kuria sistemą, kurioje naudojamas Stirlingo variklis ir paraboliniai veidrodžiai, galinti pagaminti 25 kW elektros energijos.

Bokšto tipo saulės elektrinėse su centriniu imtuvu saulės spinduliuotė nukreipiama į imtuvą, kuris yra bokšto viršuje.. Aplink bokštą yra daugybė heliostato atšvaitai. Heliostatai turi dviašę saulės sekimo sistemą, kurios dėka jie visada pasukami taip, kad spinduliai būtų stacionariai sutelkti ant šilumos kriauklės.

Imtuvas sugeria šiluminė energija, kuri paskui sukasi generatoriaus turbiną.

Aušinimo skystis, cirkuliuojantis imtuve, perduoda garą į šilumos akumuliatorių. Paprastai vandens garai veikia esant 550 laipsnių temperatūrai, oras ir kitos dujinės medžiagos – iki 1000 laipsnių, organiniai skysčiai, kurių virimo temperatūra žemesnė nei 100 laipsnių, o skystas metalas – iki 800 laipsnių.

Priklausomai nuo stoties paskirties, garas gali sukti turbiną, kad gamintų elektrą, arba gali būti tiesiogiai naudojamas tam tikroje gamyboje. Temperatūra imtuve svyruoja nuo 538 iki 1482 laipsnių.

Solar One bokšto jėgainė Pietų Kalifornijoje, viena pirmųjų tokio tipo elektrinių, iš pradžių gamino elektrą per vandens-garų sistemą, gamindama 10 MW. Tada jis buvo modernizuotas, o patobulintas imtuvas, dabar veikiantis išlydytomis druskomis, ir šilumos kaupimo sistema tapo daug efektyvesnė.

Tai lėmė, kad termoakumuliacinės elektrinės ženklina proveržį saulės koncentratorių technologijoje: elektrą tokioje elektrinėje galima gaminti pagal poreikį, nes šiluminės akumuliacinės sistemos šilumą gali saugoti iki 13 valandų.

Išlydytosios druskos technologija leidžia sukaupti 550 laipsnių saulės šilumą, o elektros energiją dabar galima gaminti bet kuriuo paros metu ir bet kokiu oru. 10 MW galios bokšto stotis „Solar Two“ tapo tokio tipo pramoninių elektrinių prototipu. Ateityje – nuo ​​30 iki 200 MW galios pramonės stočių statyba didelėms pramonės įmonėms.

Perspektyvos kolosalios, tačiau plėtrą stabdo didelių plotų poreikis ir nemažos pramoninio masto bokštinių stočių statybos kaštai. Pavyzdžiui, norint įrengti 100 megavatų galios bokšto stotį, reikia 200 hektarų, o atominei elektrinei, galinčiai pagaminti 1000 megavatų elektros, reikia tik 50 hektarų. Savo ruožtu mažos talpos parabolinės cilindrinės stotys (modulinio tipo) yra ekonomiškesnės nei bokštinės.

Taigi bokštiniai ir paraboliniai koncentratoriai tinka nuo 30 MW iki 200 MW galios elektrinėms, kurios yra prijungtos prie tinklo. Moduliniai diskiniai koncentratoriai tinka autonominis maitinimo šaltinis tinklų, kuriems reikia vos kelių megavatų. Tiek bokštinių, tiek diskinių sistemų gamyba yra brangi, tačiau jos efektyvumas yra labai didelis.

Kaip matome, paraboliniai koncentratoriai užima optimalią poziciją kaip perspektyviausia saulės koncentratorių technologija ateinantiems metams.